MC方案｜MEMS應用中懸浮活性硅膜厚度測量

懸浮活性硅膜厚度測量，適用于MEMS微機電系統應用，光斑尺寸為25um。

簡介

硅基底的傳感器因其高性能、低成本和小尺寸而廣泛應用于不同的MEMS微機電系統。懸浮在圖案上的硅膜或基于SOI的傳感器上的活性硅層的厚度對于控制終平臺的性能至關重要[1]。在這里，我們已經在一個MEMS微機電系統壓力傳感器上測量了硅薄膜厚度，使用的是孔徑為250μm的FR-μProbe，該工具安裝在一個徠卡分模光學顯微鏡上。使用10倍物鏡進行測量，該物鏡與選定的孔徑大小一起對應于25μm的光斑大小(測量區域)。

使用內部光源將FR-μProbe安裝在光學顯微鏡上

測量方法

獲得的典型實驗反射光譜(黑線)和由FR-Monitor軟件記錄的擬合反射光譜(紅線)如下圖所示。

圖1顯示了對傳感器的SOI區域的測量，其中對活性硅與埋態氧化物同時進行了厚度測量。二氧化硅薄膜的厚度值在759.2nm測量，而硅薄膜在5320.1nm測量。

圖1. MEMS微機電系統壓力傳感器上SOI區域的實驗和擬合反射光譜，以及測量的厚度值。

圖2顯示了對傳感器的圖案化懸浮硅區域的測量，其中再次對活性硅與埋態氧化物同時進行了厚度測量。測得二氧化硅薄膜的厚度值在759.2nm處相同，而硅薄膜在5329.1μm處的頂部，比SOI區域的厚度值高9nm。

圖2. MEMS微機電系統壓力傳感器上懸浮硅區域的實驗和擬合反射光譜，以及測量的厚度值。

結論

參數測試系統FR-uProbe是一個*、功能*的工具，用于局部測量斑點尺寸低至2μm的層的厚度。由于其模塊化設計，可安裝在任何三眼光學顯微鏡上，從而增強顯微鏡的性能，而不會對其性能產生任何影響。

References:

[1] J. Su, X. Zhang, G. Zhou, C. Xia, W. Zhou, and Q. Huang, “Areview: crystalline silicon membranes over sealed cavities for pressure sensorsby using silicon migration technology,” J. Semicond., vol. 39, no. 7, pp. 1–7,2018.

FR-μProbe通過光學顯微鏡在各種模式下進行光學測量，例如吸收率，透射率，反射率和熒光  。該工具包含兩個光學組件：一個在顯微鏡支持的光譜范圍內運行的光譜儀，和一個可安裝在任何三目光學顯微鏡的C端口上的模塊。用于測量的光源是光學顯微鏡中的可用光源。收集信號的大小區域由所用物鏡的放大倍率定義。通常對于50倍物鏡，監視區域是直徑約為5μm的圓形。通過使用更高放大倍率或更小孔徑的物鏡可進一步減少收集面積。通過測量反射率，可計算出所研究的薄膜和厚膜疊層區域的膜厚和光學常數（n＆k）。

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